一、金屬粉末注射成型技術工藝特點

金屬粉末注射(she)成型(xing)技術是集塑料成型(xing)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)學(xue)、高分子(zi)化(hua)學(xue)、粉末冶金(jin)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)學(xue)和金(jin)屬材(cai)料學(xue)等多學(xue)科透(tou)與(yu)交叉(cha)的(de)產物，利(li)用(yong)模具(ju)可注射(she)成型(xing)坯件(jian)并通過燒結快(kuai)速制(zhi)造高密(mi)度、高精度、三維復雜(za)(za)形狀的(de)結構(gou)(gou)零件(jian)，能(neng)(neng)夠快(kuai)速準(zhun)確地將設計思想物化(hua)為具(ju)有(you)一定結構(gou)(gou)、功能(neng)(neng)特(te)性的(de)制(zhi)品(pin)，并可直(zhi)接批量生產出零件(jian)，是制(zhi)造技術行業(ye)一次新(xin)的(de)變革。該(gai)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)技術不(bu)僅具(ju)有(you)常規粉末冶金(jin)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)工(gong)(gong)(gong)序少、無切削(xue)或(huo)少切削(xue)、經濟效益高等優點(dian)，而(er)且克服(fu)了傳統粉末冶金(jin)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)制(zhi)品(pin)、材(cai)質(zhi)不(bu)均勻、機械性能(neng)(neng)低、不(bu)易成型(xing)薄壁、復雜(za)(za)結構(gou)(gou)的(de)缺(que)點(dian)，特(te)別適(shi)合于大(da)批量生產小型(xing)、復雜(za)(za)以(yi)及具(ju)有(you)特(te)殊要求(qiu)的(de)金(jin)屬零件(jian)。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘結劑→混煉→注射成形→脫脂→燒結→后(hou)處理。

1、粉末金屬粉末

MIM工藝(yi)所用金(jin)屬粉(fen)末(mo)(mo)(mo)顆(ke)粒(li)尺寸一(yi)般在>0.5~20>μ>m>；從(cong)理論上講(jiang)，顆(ke)粒(li)越細，比表面積也越大(da)，易(yi)于(yu)成型和燒(shao)結。而(er)傳統的粉(fen)末(mo)(mo)(mo)冶金(jin)工藝(yi)則采用大(da)于(yu)>40>μ>m>的較粗的粉(fen)末(mo)(mo)(mo)。>

2、有機膠粘劑

有(you)(you)機膠粘(zhan)劑(ji)作用是(shi)(shi)(shi)粘(zhan)接(jie)(jie)金屬粉(fen)末(mo)顆(ke)粒，使(shi)混合料在注射機料筒中加熱具有(you)(you)流變性和潤(run)滑(hua)性，也就是(shi)(shi)(shi)說帶(dai)動粉(fen)末(mo)流動的(de)載體(ti)。因此，粘(zhan)接(jie)(jie)劑(ji)的(de)選(xuan)擇(ze)是(shi)(shi)(shi)整個粉(fen)末(mo)的(de)載體(ti)。因此，粘(zhan)拉選(xuan)擇(ze)是(shi)(shi)(shi)整個粉(fen)末(mo)注射成(cheng)型的(de)關鍵。對有(you)(you)機粘(zhan)接(jie)(jie)劑(ji)要求：

1）用量少，用較少的(de)粘(zhan)接劑能使(shi)混(hun)合料產生(sheng)較好的(de)流變性；

2）不反應，在去除粘接(jie)劑的過程中與金屬粉末不起任何化學反應；

3）易去除，在(zai)制品內不殘留碳。

3、混料

把金屬粉末與有機粘接(jie)劑均勻摻混(hun)在(zai)一(yi)起，使(shi)各種原料(liao)(liao)(liao)成(cheng)(cheng)(cheng)為注射成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)用混(hun)合料(liao)(liao)(liao)。混(hun)合料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)均勻程(cheng)度(du)直接(jie)影響其流(liu)動(dong)性，因而(er)影響注射成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)工(gong)藝(yi)參數(shu)，以至最終材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)密(mi)度(du)及其它(ta)性能。注射成(cheng)(cheng)(cheng)形本步工(gong)藝(yi)過程(cheng)與塑料(liao)(liao)(liao)注射成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)工(gong)藝(yi)過程(cheng)在(zai)原理上(shang)是一(yi)致(zhi)的(de)(de)，其設備條件也基本相同(tong)。在(zai)注射成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)過程(cheng)中(zhong)，混(hun)合料(liao)(liao)(liao)在(zai)注射機料(liao)(liao)(liao)筒內被加熱成(cheng)(cheng)(cheng)具(ju)有流(liu)變(bian)性的(de)(de)塑性物料(liao)(liao)(liao)，并在(zai)適(shi)當的(de)(de)注射壓力下注入模具(ju)中(zhong)，成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)出毛(mao)坯。注射成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)(xing)的(de)(de)毛(mao)坯的(de)(de)微觀上(shang)應均勻一(yi)致(zhi)，從而(er)使(shi)制(zhi)品(pin)在(zai)燒結過程(cheng)中(zhong)均勻收(shou)縮(suo)。

4、萃取

成型毛(mao)坯(pi)在燒(shao)結(jie)前必(bi)須去除毛(mao)坯(pi)內所含有的(de)(de)(de)有機粘(zhan)接劑，該過程稱為(wei)萃(cui)取(qu)。萃(cui)取(qu)工(gong)藝(yi)必(bi)須保證粘(zhan)接劑從毛(mao)坯(pi)的(de)(de)(de)不同部(bu)位沿著顆料之間的(de)(de)(de)微(wei)小通(tong)道逐漸地排(pai)出，而不降低毛(mao)坯(pi)的(de)(de)(de)強度。粘(zhan)結(jie)劑的(de)(de)(de)排(pai)除速率(lv)一(yi)般(ban)遵循擴散方程。燒(shao)結(jie)燒(shao)結(jie)能(neng)使多(duo)孔(kong)的(de)(de)(de)脫脂毛(mao)坯(pi)收縮至密(mi)化成為(wei)具有一(yi)定組織(zhi)和性能(neng)的(de)(de)(de)制品。盡管制品的(de)(de)(de)性能(neng)與燒(shao)結(jie)前的(de)(de)(de)許多(duo)工(gong)藝(yi)因素有關，但在許多(duo)情況下，燒(shao)結(jie)工(gong)藝(yi)對最終制品的(de)(de)(de)金相組織(zhi)和性能(neng)有著很大、甚至決定性的(de)(de)(de)影響。

5、后處理

對于尺寸要(yao)求較為精密的零件，需(xu)要(yao)進行必要(yao)的后處(chu)理(li)。這工序與(yu)常規金屬制品的熱(re)處(chu)理(li)工序相同。

三、MIM工藝的特點

MIM工(gong)藝與其它加(jia)工(gong)工(gong)藝的對比

MIM使(shi)用(yong)的(de)原料粉(fen)末(mo)粒(li)徑在(zai)>2-15>μ>m>，而傳統(tong)粉(fen)末(mo)冶金的(de)原粉(fen)粉(fen)末(mo)粒(li)徑大多在(zai)>50-100>μ>m>。>MIM>工(gong)藝的(de)成(cheng)品(pin)密度高(gao)，原因是使(shi)用(yong)微細粉(fen)末(mo)。>MIM>工(gong)藝具(ju)有(you)傳統(tong)粉(fen)末(mo)冶金工(gong)藝的(de)優(you)點，而形狀上自由度高(gao)是傳統(tong)粉(fen)末(mo)冶金所不能(neng)達到的(de)。傳統(tong)粉(fen)末(mo)冶金限于模具(ju)的(de)強度和填充(chong)密度，形狀大多為二(er)維(wei)圓柱型。

傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)精(jing)密鑄造(zao)(zao)脫(tuo)燥工(gong)(gong)藝(yi)為一種制(zhi)作復雜(za)(za)形狀(zhuang)產品極有效的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)，近年使(shi)用陶心輔(fu)助(zhu)可以(yi)完成狹(xia)縫、深孔(kong)穴的(de)(de)(de)(de)成品，但是礙于(yu)陶心的(de)(de)(de)(de)強度(du)，以(yi)及鑄液的(de)(de)(de)(de)流動性(xing)的(de)(de)(de)(de)限(xian)制(zhi)，該工(gong)(gong)藝(yi)仍有某些(xie)技(ji)術(shu)上的(de)(de)(de)(de)困難。一般而(er)言，此工(gong)(gong)藝(yi)制(zhi)造(zao)(zao)大、中型零件較為合(he)適(shi)，小型而(er)復雜(za)(za)形狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)零件則(ze)以(yi)MIM>工(gong)(gong)藝(yi)較為合(he)適(shi)。比較項(xiang)目制(zhi)造(zao)(zao)工(gong)(gong)藝(yi)>MIM>工(gong)(gong)藝(yi)傳統(tong)粉(fen)末冶金工(gong)(gong)藝(yi)粉(fen)末粒徑>(>μ>m)2-1550-100>相對密度(du)>(%)95-9880-85>產品重(zhong)量>(g)>小于(yu)或等于(yu)>400>克>10->數百產品形狀(zhuang)三維復雜(za)(za)形狀(zhuang)二(er)維簡單形狀(zhuang)機械性(xing)能優劣(lie)。

MIM制(zhi)(zhi)程和(he)傳(chuan)統粉末冶金法的(de)比(bi)較壓鑄工藝用在鋁和(he)鋅合金等(deng)熔點低、鑄液(ye)流(liu)動性(xing)良好的(de)材(cai)(cai)料。此工藝的(de)產品因材(cai)(cai)料的(de)限(xian)制(zhi)(zhi)，其強度(du)、耐磨性(xing)、耐蝕性(xing)均有限(xian)度(du)。>MIM>工藝可以加工的(de)原材(cai)(cai)料較多。

精(jing)密(mi)鑄造工藝，雖然在近年來其產品的精(jing)度和(he)復雜(za)度均提(ti)高，但仍(reng)比(bi)不上(shang)脫蠟工藝和(he)MIM>工藝，粉末(mo)鍛(duan)造是一項重要的發展，已適用于連桿的量產制(zhi)造。但是一般而言，鍛(duan)造的工程中熱處理的成(cheng)本和(he)模具的壽命還是有問題，仍(reng)待進(jin)一步(bu)解決(jue)。

傳統機(ji)械(xie)加(jia)工(gong)(gong)(gong)法(fa)、近來靠自動化而提升(sheng)其(qi)加(jia)工(gong)(gong)(gong)能(neng)力，在效果(guo)和精(jing)度(du)上有(you)極大(da)的(de)(de)進(jin)步(bu)，但是基(ji)本(ben)的(de)(de)程序上仍脫不開(kai)逐步(bu)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(>車削(xue)、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等>)來完成零(ling)(ling)(ling)件形(xing)狀(zhuang)的(de)(de)方式(shi)。機(ji)械(xie)加(jia)工(gong)(gong)(gong)方法(fa)的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)精(jing)度(du)遠優于其(qi)他(ta)加(jia)工(gong)(gong)(gong)方法(fa)，但是因為材料的(de)(de)有(you)效利(li)用率低，且(qie)其(qi)形(xing)狀(zhuang)的(de)(de)完成受限(xian)于設(she)備與刀(dao)具、有(you)些零(ling)(ling)(ling)件無法(fa)用機(ji)械(xie)加(jia)工(gong)(gong)(gong)完成。相反(fan)，MIM可以有(you)效利(li)用材料，不受限(xian)制，對于小型、高難度(du)形(xing)狀(zhuang)的(de)(de)精(jing)密(mi)零(ling)(ling)(ling)件的(de)(de)制造。MIM工(gong)(gong)(gong)藝比較(jiao)機(ji)械(xie)加(jia)工(gong)(gong)(gong)而言，其(qi)成本(ben)較(jiao)低且(qie)效率高，具有(you)很強(qiang)的(de)(de)競爭(zheng)力。

MIM技(ji)(ji)術并非與傳統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)競(jing)爭，而是彌補傳統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)在技(ji)(ji)術上的(de)不足或無法(fa)制(zhi)作的(de)缺陷。>MIM>技(ji)(ji)術可(ke)以在傳統(tong)(tong)加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)制(zhi)作的(de)零件(jian)領域上發揮其特長MIM工(gong)藝在零部件(jian)制(zhi)造方(fang)面(mian)所具有(you)的(de)技(ji)(ji)術優勢可(ke)成型高(gao)度復(fu)雜(za)結(jie)構的(de)結(jie)構零件(jian)。

注射成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)工(gong)藝(yi)技(ji)術利用(yong)注射機注射成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)產品(pin)毛坯，保證物(wu)料充分充滿(man)模具型(xing)腔，也就保證了零件(jian)高(gao)復雜(za)結構的實現(xian)。以往在傳統加(jia)工(gong)技(ji)術中(zhong)先作成(cheng)(cheng)(cheng)個別元件(jian)再組(zu)合成(cheng)(cheng)(cheng)組(zu)件(jian)的方(fang)式(shi)，在使用(yong)MIM技(ji)術時可(ke)以考慮整合成(cheng)(cheng)(cheng)完(wan)整的單(dan)一零件(jian)，大(da)大(da)減少步(bu)驟(zou)、簡化加(jia)工(gong)程序。MIM和其(qi)他(ta)金屬(shu)加(jia)工(gong)法的比較制品(pin)尺寸精度高(gao)，不(bu)必(bi)進(jin)行二次加(jia)工(gong)或只(zhi)需少量精加(jia)工(gong)。

注射(she)成(cheng)型(xing)工(gong)藝可直(zhi)接(jie)成(cheng)型(xing)薄壁(bi)、復雜結構件(jian)，制(zhi)品(pin)形狀(zhuang)已接(jie)近最終產品(pin)要求(qiu)，零(ling)件(jian)尺寸公差一般保持在±0.1->±>0.3>左右。特別對于降低難于進行機械(xie)加(jia)工(gong)的硬質合金的加(jia)工(gong)成(cheng)本，減(jian)少(shao)貴重金屬所加(jia)工(gong)損失(shi)尤(you)其具有重要意義。制(zhi)品(pin)微觀組織均(jun)勻、密度高(gao)、性能(neng)好。

在壓(ya)制(zhi)(zhi)過程(cheng)中(zhong)由于模(mo)壁與(yu)粉(fen)(fen)末(mo)以及(ji)粉(fen)(fen)末(mo)與(yu)粉(fen)(fen)末(mo)之間(jian)的(de)(de)摩(mo)擦力，使(shi)(shi)得壓(ya)制(zhi)(zhi)壓(ya)力分(fen)布非常不(bu)均(jun)(jun)勻，也就(jiu)導(dao)致(zhi)了壓(ya)制(zhi)(zhi)毛坯在微觀組(zu)織(zhi)上(shang)(shang)的(de)(de)不(bu)均(jun)(jun)勻，這(zhe)樣就(jiu)會(hui)造成壓(ya)制(zhi)(zhi)粉(fen)(fen)末(mo)冶(ye)金件在燒結過程(cheng)中(zhong)收縮不(bu)均(jun)(jun)勻，因此不(bu)得不(bu)降低燒結溫度(du)以減少這(zhe)種效應，從而(er)(er)使(shi)(shi)制(zhi)(zhi)品孔(kong)隙度(du)大、材料致(zhi)密性差、密度(du)低，嚴重影響制(zhi)(zhi)品的(de)(de)機械性能。反之注射成型工(gong)藝是一種流體成型工(gong)藝，粘接劑(ji)的(de)(de)存在保(bao)障了粉(fen)(fen)末(mo)的(de)(de)均(jun)(jun)勻排布從而(er)(er)可(ke)(ke)(ke)消除毛坯微觀組(zu)織(zhi)上(shang)(shang)的(de)(de)不(bu)均(jun)(jun)勻，進而(er)(er)使(shi)(shi)燒結制(zhi)(zhi)品密度(du)可(ke)(ke)(ke)達到(dao)其材料的(de)(de)理論密度(du)。一般情況下壓(ya)制(zhi)(zhi)產(chan)品的(de)(de)密度(du)最高(gao)只能達到(dao)理論密度(du)的(de)(de)85%。制(zhi)(zhi)品高(gao)的(de)(de)致(zhi)密性可(ke)(ke)(ke)使(shi)(shi)強(qiang)度(du)增加、韌(ren)性加強(qiang)，延展性、導(dao)電導(dao)熱性得到(dao)改善、磁性能提高(gao)。效率高(gao)，易于實(shi)現大批量和規模(mo)化生產(chan)。

MIM技術(shu)使(shi)用(yong)的(de)金屬(shu)模(mo)具(ju)，其壽命和工程塑(su)料注(zhu)射成(cheng)型(xing)具(ju)模(mo)具(ju)相當(dang)。由于(yu)使(shi)用(yong)金屬(shu)模(mo)具(ju)，適(shi)合于(yu)零件(jian)的(de)大(da)量(liang)生產(chan)(chan)(chan)。由于(yu)利用(yong)注(zhu)射機成(cheng)型(xing)產(chan)(chan)(chan)品毛坯(pi)，極大(da)地提高了生產(chan)(chan)(chan)效率，降低(di)了生產(chan)(chan)(chan)成(cheng)本，而(er)且(qie)注(zhu)射成(cheng)型(xing)產(chan)(chan)(chan)品的(de)一致性、重復性好，從而(er)為大(da)批量(liang)和規模(mo)化(hua)工業生產(chan)(chan)(chan)提供(gong)了保證。適(shi)用(yong)材料范圍(wei)寬(kuan)，應用(yong)領域(yu)廣闊(>鐵基，低(di)合金，高速鋼，不(bu)銹鋼，克閥合金，硬(ying)質合金>)。

可用于注射(she)(she)成(cheng)型的(de)材(cai)料(liao)(liao)非常廣(guang)泛，原則上任何可高溫澆結(jie)的(de)粉(fen)末材(cai)料(liao)(liao)均可由MIM工(gong)(gong)(gong)藝造(zao)成(cheng)零件，包(bao)括了傳(chuan)統制造(zao)工(gong)(gong)(gong)藝中的(de)難(nan)加工(gong)(gong)(gong)材(cai)料(liao)(liao)和高熔點材(cai)料(liao)(liao)。此外，MIM也可以根據用戶的(de)要求進行材(cai)料(liao)(liao)配方研究，制造(zao)任意組合的(de)合金材(cai)料(liao)(liao)，將(jiang)復合材(cai)料(liao)(liao)成(cheng)型為零件。注射(she)(she)成(cheng)型制品的(de)應用領域(yu)已遍(bian)及國民經濟各(ge)領域(yu)，具有廣(guang)闊的(de)市場前景。

四、金屬粉末注射成型技術技術應用領域

1、計算機及其輔助設(she)施：如打印機(ji)零件(jian)、磁芯、撞針軸銷、驅動零件(jian)；

2、工具：如(ru)鉆頭(tou)、刀頭(tou)、噴嘴、槍鉆、螺旋銑刀、沖(chong)頭(tou)、套筒、扳(ban)手、電工工具，手工具等；

3、家(jia)用器(qi)具：如表(biao)殼、表(biao)鏈、電(dian)動(dong)牙刷、剪刀、風扇、高(gao)爾(er)夫球頭、珠寶鏈環、圓珠筆卡箍、刃具刀頭等(deng)零部(bu)件；

4、醫(yi)療(liao)機械用零件(jian)：如牙矯(jiao)形架、剪刀、鑷子；

5、軍用(yong)(yong)零(ling)(ling)件：導彈(dan)尾(wei)翼、槍支零(ling)(ling)件、彈(dan)頭、藥型罩、引(yin)信用(yong)(yong)零(ling)(ling)件；

6、電(dian)器(qi)用零件(jian)：電(dian)子(zi)封裝(zhuang)，微型馬(ma)達、電(dian)子(zi)零件(jian)、傳感器(qi)件(jian)；

7、機(ji)械用零件(jian)：如松棉(mian)機(ji)、紡織機(ji)、卷邊機(ji)、辦公機(ji)械等；

8、汽車(che)船舶用(yong)零件(jian)：如(ru)離合器(qi)內(nei)環(huan)、拔(ba)叉套、分配器(qi)套、汽門導管、同步轂、安(an)全氣囊(nang)件(jian)等。